数控机床主轴常用的几种滚动轴承的结构形式

图1  主轴常用的几种滚动轴承的结构形式
1．主轴滚动轴承的配置
根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的复杂程度，合理配置轴承，可以提高主传动系统的精度。采用滚动轴承支承，有许多不同的配置形式，目前数控机床主轴轴承的配置主要有如图2所示的几种形式。

图2  数控机床主轴的配置形式
在图（a）所示的配置形式中，前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60°角接触球轴承组合，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用成对角接触球轴承，这种配置可提高主轴的综合刚度，满足强力切削的要求，普遍应用于各类数控机床。在图（b）所示的配置形式中，前轴承采用角接触球轴承，由2～3个轴承组成一套，背靠背安装，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用双列短圆柱滚子轴承，这种配置适用于高速、重载的主轴部件，图（c）所示前后支承均采用成对角接触球轴承，以承受径向载荷和轴向载荷，这种配置适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴。图（d）所示前支承采用双列圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用单列圆锥滚子轴承，这种配置可承受重载荷和较强的动载荷，安装与调整性能好，但主轴转速和精度的提高受到限制，适用于中等精度，低速与重载荷的数控机床主轴。
2．主轴滚动轴承的预紧
对主轴滚动轴承进行预紧和合理选择预紧量，可以提高主轴部件的回转精度、刚度和抗振性。滚动轴承间隙的调整或预紧，通常是通过轴承内、外圈的相对轴向移动来实现的。

图3  滚动轴承的预紧方法
（1）轴承内圈移动  这种方法适用于锥孔双列圆柱滚子轴承。用螺母通过套筒推动内圈在锥形轴颈上作轴向移动，使内圈变形胀大，在滚道上产生过盈，从而达到预紧的目的。图3所示为几种移动轴承内圈的预紧形式，图（a）结构简单，但预紧量不易控制，常用于轻载机床主轴部件。图（b）用右端螺母限制内圈的移动量，易于控制预紧量。图（c）在主轴凸缘上均布数个螺钉以调整内圈的移动量，调整方便，但是用几个螺钉调整，易使垫圈歪斜。图（d）将紧靠轴承右端的垫圈做成两个半环，可以径向取出，修磨其厚度可控制预紧量的大小，调整精度较高。调整螺母一般采用细牙螺纹，便于微量调整，而且在调好后要锁紧防松。
（2）修磨座圈  通过修磨轴承的内外座圈，可以调整轴承的预紧力。图4所示为两种修磨的形式。图 （a）为轴承外围宽边相对（背对背）安装，这时修磨轴承内圈的内侧，使间隙a增大；图（b）所示为外围窄边相对（面对面）安装，这时修磨轴承外圈的窄边。在安装时按图示的相对关系装配，并用螺母或法兰盖将两个轴承轴向压拢，使两个修磨过的端面贴紧，这样使两个轴承的滚道之间产生预紧。
（a）修磨轴承内圈的内侧

         （b）修磨轴承外圈的内侧
图4  修磨轴承座圈